WO2012139977A2 - Verfahren zum herstellen eines beschichteten formteils und vorrichtungen hierfür - Google Patents

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WO2012139977A2
WO2012139977A2 PCT/EP2012/056329 EP2012056329W WO2012139977A2 WO 2012139977 A2 WO2012139977 A2 WO 2012139977A2 EP 2012056329 W EP2012056329 W EP 2012056329W WO 2012139977 A2 WO2012139977 A2 WO 2012139977A2
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Markus Gabriel
Sven SCHRÖBEL
Arne Schmidt
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Kraussmaffei Technologies Gmbh
Evonik Röhm Gmbh
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    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
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    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coated molded part as well as devices for carrying out such a method according to the preamble of claim 19 and of claim 22.
  • the mold is in this case usually formed from two or more molds which are movable relative to each other, so that the mold after curing of the injection molding compound can be opened, whereby the removal of the molding thus produced from the mold ⁇ tool is made possible.
  • the molded part provided with a coating or additional injection molding material is to be mounted on the already curing ⁇ th molded part in a further step.
  • vigsiger ⁇ Lich the possibility of removing the molding from the mold, to then continue working on it at another location or by another device.
  • this is particularly disadvantageous for reasons of time, as it is very time consuming, taking the molding from the mold to ⁇ ent and separately processed.
  • A1 therefore proposes a method and a device for expansion flooding, in which an injection molding tool first comprises a molded part in a mold formed by two molding dies. halves formed cavity is produced by injection of an injection molding compound. Subsequently, the cavity is increased by a small volume by movement of one of the mold halves, in which then a so-called flood material can be ⁇ introduced .
  • a disadvantage of this method on the one hand, that the uniformity of the coating of multiple moldings in multiple tools is often not optimal and the moldings or the molded part usually need a side cavity for spraying ⁇ for the flooding material. This creates an injection point that must be reworked later or the injection point of the flood material is visible on the component.
  • the time for producing the coated molded article is considerably extended, since the mold must be heated and cooled again during the production process and all process steps take place in series, that is to say one after the other.
  • an injection molding tool comprises a die that is rotatable about one of its three Hauptach ⁇ sen, which meet in the center of the cube and each ⁇ wells two cube faces are vertical.
  • the Wür ⁇ fel may have mold halves at a plurality of its sides and align them in dependence of pending the next process step, for example to another, arranged in the injection molding tool ⁇ mold half.
  • EP 1 237 701 B1 An example of such an application of the cube technique is EP 1 237 701 B1.
  • a tool is described with a rotatable central part, in which the final molded part is produced in two process steps.
  • a first part of the molding is injected in a cavity and a second part of the molding in a later process step in an opposite cavity to the first Molded part of the molding.
  • the method described ⁇ it enables such a continuous production of the molding.
  • US 2008/0012176 Al discloses a tool with which over-injection of injection-molded articles is possible.
  • the injection molded part is thereby injected into a mold, rotated by 180 ° by means of a rotatable device and then overmolded in a second mold with a material.
  • the rotatable device rotates only by 90 °, the injection molded part in this position then by means of a
  • Sprühvorraum is cooled. Overall, the method described is relatively complicated. It is used to overmold the injection molded part with a second material.
  • EP 1810811 Al discloses a process for producing a molding from at least two different plastic materials ⁇ , in which also the cube technology is used.
  • the method described is relatively umpli ⁇ Lich, since two dice devices are provided, wherein the one in essence, is only a so-called insert with two useable sides. Overall, this procedure is cumbersome.
  • WO 2010/031710 Al describes a process which may also serve to provide injection-molded parts, first to sprit ⁇ zen and then with a coating.
  • a turning plate is provided, which in each case has a mold half on two opposite sides.
  • a further mold half is additionally arranged in each case.
  • the insert is rotated by 180 °, wherein the injection-molded part remains in the mold ⁇ half, which is not arranged on the insert.
  • the injection molded part is then overmolded on the other side with a plastic.
  • the insert is rotated again, during which rotation the die remains in the die half on the insert.
  • a coating is then applied to the injection-molded part by means of the remaining mold half.
  • the method according to the invention for producing a molded part essentially has the following steps:
  • an injection molding compound is injected into a mold under pressure, wherein the mold consists of at least a first mold half and a second mold half.
  • the effective direction of the first mold in which the largest forces act during the injection molding process, preferably corresponds to the opening or closing direction of this mold.
  • both the at least partially cured injection-molding compound per se and also the molded article equipped with a first and / or a second medium are regarded as molded parts.
  • the molding tool is opened, the molding remaining in the second mold half.
  • a DEFINE ⁇ te amount of a first medium is applied locally.
  • the local application is to be understood as punctiform, linear or area-wise application in which, in contrast to the classic painting, the medium to be applied is not applied over the entire surface, but locally limited with increased shear strength.
  • a distribution The medium is spread over the entire surface to be wetted by striking distribution when closing a tool.
  • the third mold part together with the second mold half ⁇ a second mold, including the above-mentioned distributing defining by means of the.
  • cavity does not only mean “depression”. Thus, elevations or other shapes can also be formed in a cavity.
  • the second mold half is now assigned together with the molding of the third mold half. This step may also be performed prior to locally applying a defined amount of a first medium.
  • the second mold which is formed from the second mold half and the third mold half, is then closed, whereby the first medium distributed over ei ne surface of the molding, in particular embossing is distributed.
  • the effective direction of the mold ent ⁇ speaks preferably the opening or closing direction of this mold.
  • the first medium is at least partially, in particular crosslinked or cured on the surface of the molded part with ⁇ heat or heat and the molded part on closing ⁇ unlocked. Curing according to the invention, depending on the type of medium also crosslink (especially in paint) or cool or cool (especially in injection molding) be interpreted.
  • a special feature of the method according to the invention is that the described direction of action of the second mold is offset by a first angle and / or parallel to the effective direction of the first mold.
  • the coating of the molded part with the first medium is largely independent of the injection molding process. passage in the first mold. While in the effective direction of the first mold high forces can occur through the injection molding process, it is possible to avoid these forces in the effective direction of the second mold.
  • This displacement of the directions of action brings with it a number of advantages and new possibilities.
  • the mold halves are according to the invention not to be understood as geometric or other halves, but as parts that assemble in different combinations to form tools.
  • a second medium to be applied to the molded part after the mold has been opened and before removal (removal) of the molded part.
  • the procedure here is similar to the first medium.
  • a defined amount of the second medium is applied to the molded part or into a second cavity of a fourth mold half.
  • the molding remains after the partial curing of the first medium and the opening of the second mold in the third mold half, which is then assigned together with the molding to the fourth mold half.
  • the selection of the first and / or the second medium is carried out according to the invention advantageously according to the desired properties ⁇ .
  • the ers ⁇ te and / or the second medium no connection with the individual components of the vorgese for the inventive method ⁇ Henen device is received.
  • a sprue for example, the remaining remainder of a point or film gate, there is not on the molding, since the injection point (for example, a hot runner nozzle) is flooded over ⁇ and thus invisible.
  • This step can, as already explained in connection with the first medium, be carried out before the application of the second medium.
  • the third mold is closed, whereby the second medium distributed over a surface of the molding, in particular distributed embossing.
  • the second medium is at least partially cured, especially in the region of the surface.
  • the effective direction of the third mold which in turn preferably corresponds to its opening or closing direction, is preferably also offset by an angle and / or parallel to the effective direction of the first mold.
  • the direction of action of the third mold can also be offset by an angle and / or parallel to the effective direction of the second mold.
  • the molding must be "handed over" at certain times Punk ⁇ th of a mold in a different mold.
  • This is inventively with a pusher, as Frame can be designed, realized.
  • This ejector is suitable for pressing the molded part, for example when opening a mold from a mold half into a certain other mold half.
  • the second mold in ge ⁇ nostiem state to a volume which corresponds to that of the molded part without a coating plus a first partial volume
  • the partial volume corresponds to the volume of the medium to be applied.
  • the third mold comprises in gesche ⁇ nem state, a volume corresponding to the molding oh ⁇ ne coating plus the first part volume and adding a second partial volume that the volume of to be applied the second medium corresponding.
  • the first and second sub-volumes are then completely filled in accordance with the method by the first and the second medium, respectively.
  • the third mold half and / or the fourth mold half ⁇ is smaller than the uncoated molded article. This means that the respective mold half does not or only partially covers the molded part, but rather rests on it. Thus, a seal which prevents the first and / or the second medium from escaping from the mold half, realized by this supporting the respective mold half on the molding. In this case, the molding would accordingly only partially coated.
  • the first medium and the second medium on opposite sides of the molding on ⁇ worn. In this way it is possible to coat the entire surface of the molding with the first medium and the second medium.
  • the first medium can advantageously be the same as the second medium.
  • the second medium is applied at least partially in areas in which the first medium is applied to the molded part.
  • this can ensure that the entire surface of the molded part is actually formed at the end of the method from the first and the second medium, ie that no uncoated surface is present.
  • the first and / or the second medium is preferably a lacquer.
  • other coatings are possible, such as a multi-component reactive system.
  • At least one mold half of the second and / or the third mold consists of a permeable material for electromagnetic waves.
  • a permeable material for electromagnetic waves Ins ⁇ special suitable for this transparent licht fashionlvessi- ges material such as glass, which is preferably ver ⁇ applies.
  • This material can be used without damaging be ⁇ because the forces occurring in the second and third mold are significantly lower than in previously known methods.
  • the first and / or the second medium in particular due cured by the Transparent ⁇ ness of one or more mold halves by means of laser, UV light or partial heating of one mold half partly.
  • these funds can also be combined.
  • light energy for partially curing the first and / or the second medium is passed through a mold half of the second and / or third mold.
  • this mold half consists of the ⁇ be written permeable material and partially curing the first and / or the second medium by means of laser and / or UV light is performed.
  • the different mold halves of the molds also make it possible for the molded part to be given a structuring, in particular superficial, by one of these molds.
  • the term "structuring” does not only mean regular structuring such as grooves or a uniform pattern, but also other structuring such as a single logo, stochastic structures or holograms are possible, thus structuring everything that is actually smooth deviates surface. be ⁇ Sonders are also advantageous nanostructures of all shapes.
  • the molding without coating receives a structuring and that the cavity of the overlying coating that is applied subsequently, again a smooth surface be ⁇ acts.
  • the result is a visually not smooth surface, but haptically a smooth surface it is possible that the first medium is provided with a structuring and then superimposed by the second medium with a smooth surface.
  • the outermost surface it may also have a structuring.
  • the structuring of the first Me diums with the patterning of the second medium to kombinie ⁇ reindeer, so that an optical effect is achieved.
  • the first medium and / or the second medium when the first medium and / or the second medium is applied to the molding or in a Kavi ity of a mold half, this mold half be ⁇ already previously increased to an increased, for example for thermal Vernetzun required Temperature is brought. In this way, the crosslinking or curing of the first and / or the second medium takes place faster, which is advantageous, inter alia, for the sealing of the mold halves.
  • an injection molding machine with a cube device is used to carry out the method, which is preferred but not absolutely necessary, it is advantageous if injection molding of the injection molding compound takes place on one of the sides of the cube and if the first or second medium is applied to another side of the cube.
  • an injection molding machine having a turntable used it is advantageous when the injection of the molding compound at a first Anlagenpositi ⁇ on and application of the first or the second medium in a different working position is carried out.
  • the device according to the invention which is in particular is a plastic injection molding machine for carrying out the He ⁇ inventive method, may comprise a turntable.
  • the cube device can be understood as any device which has at least two sides, on which mold halves can be arranged. So basically any other polyhedra can be used. In particular, other cuboids or prisms are also suitable here. However, since preferably a cube is used, this device according to the invention will be explained by means of such.
  • this has a first cube side and a second cube side.
  • On the first cube ⁇ side is a second mold half and arranged on the second cube ⁇ side a fourth mold half.
  • the he ⁇ invention contemporary device dice device a first mold half and a third mold half, which are so attached ⁇ arranged that by rotation of the cube means an aligned positioning of the first mold half and the second mold half to form a first mold, an oriented positioning the second mold half and the third mold half to form a second mold and arranging the third mold half and the fourth mold half to form a third mold is possible.
  • the effective directions of the forming tools are preferably realized in the apparatus by a movement of the respective mold half not arranged on the cube device.
  • the active ⁇ direction of the first die to the movement direction of the first mold half, the direction of action of the second die the direction of movement of the third mold half and the effective direction of the third mold also corresponds to the direction of movement of the third mold half.
  • first mold and the third mold ⁇ imaging can be simultaneously closed when necessary, when the second side of the cube, as is provided in an advantageous development of the inventive device with die means relative to the first side of the cube as a 90 ° - Rotation of the cube device arranged cube side is arranged.
  • a rotation axis of the cube device about which it can be rotated is arranged horizontally.
  • Characterized at least the direction of action of a mold can be arranged vertically, which is in the Appli ⁇ gene of the first and / or second medium is advantageous. Namely, the medium applied in a cavity of a mold half or on the mold ⁇ part prior to closing of the corresponding mold, there is at low viscosity media general risk of undesired bleed or of leakage of the medium from the mold. However, if the effective direction, and also the opening or closing direction of the mold perpendicular, this risk is reduced.
  • the latter has, on a third cube side, a mold half of identical construction to the second half of the mold and, on a fourth cube side, a half of the mold of identical construction to the fourth mold half.
  • the third cube side is parallel to the first cube side and the fourth cube side is parallel to the second cube side.
  • the device according to the invention which in turn is in particular a plastic injection molding machine for carrying out the method according to the invention, have a turntable which is rotatable about an axis of rotation. On the turntable a first working position and a second working position is provided.
  • the effective direction of all molding tools is preferably substantially parallel to the axis of rotation of the turntable ⁇ tellers.
  • At the first working position of the turntable ei ⁇ ne second mold half is arranged and at the second working position of the turntable ⁇ a fourth mold half is arranged.
  • the axis of rotation of the turntable is vertical.
  • the first working position and the second working position are arranged at a second angle about the axis of rotation of the turntable. This enabled ⁇ light here that the forces that occur in a mold can be avoided in a different mold.
  • the device of the invention with die means is preferably seen a first and a third mold half before ⁇ also in the inventive device with the turntable, which are not arranged on the turntable. Eben ⁇ if the opening and closing of the molds is possible by the first and the third mold half.
  • the device according to the invention with cube device it is also present in the device according to the invention with a turntable. Partly that the direction of movement of the first and third mold half of the effective direction of the first and second and the third mold correspond. It is also possible that the second and the fourth mold half causes the closing of the corresponding molds by a rotation about ei ⁇ nen pivot point. This is basically also possible with the device according to the invention with cube device.
  • the assignment of the first and the third mold half to the second and the fourth mold half is realized by forming the respective mold by means of a rotation of the turntable about the axis of rotation.
  • Figure 1 a side view of a device according to the invention with cube device
  • Figure 2 is a plan view of an inventive device with turntable
  • FIG. 3 shows an isometric view of the device according to the invention shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a molded part produced by the method according to the invention
  • FIGS. 5a to 5o are identical to FIGS. 5a to 5o:
  • the device according to the invention shown in FIG. 1 has a cube device 10 with a first cube side 11, a second cube side 12, a third cube side 13 and a fourth cube side 14.
  • a cube device 10 with a first cube side 11, a second cube side 12, a third cube side 13 and a fourth cube side 14.
  • At the first Würfelsei ⁇ te 11 is a second mold half 3 and on the second cube ⁇ page 12, a fourth mold half 9 is arranged.
  • no mold half is arranged in the illustrated embodiment.
  • the figure 1 shows the invention illustrated Vorrich ⁇ processing in the home position.
  • a first mold half 2 is disposed opposite to the second mold half 3, so that moving the first mold half 2 in an operating direction Rl closing a first through the first mold half 2 and the two ⁇ te mold half 3 formed mold 4 is possible.
  • a third mold half 8 is positioned opposite to the fourth mold part 9 so that a movement of the drit ⁇ th mold half 8 in an operative direction R2 closing a third die 16 allows.
  • the die 10 is rotating about a horizontal axis X ⁇ bar.
  • the effective directions Rl and R2 are arranged at an angle to each other, which in the illustrated embodiment is 90 °.
  • the angle can also take other values, for. B. 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 70 °.
  • the fourth mold half 9 has a second cavity 20 and the third mold half 8 has a first cavity 19.
  • the mold halves 2, 3, 8 and 9 are shown in cross section in FIG.
  • the first mold 4 is first closed by the first mold half 2 being moved in the direction of action R1 for the production of the molding with coating on both sides (not shown in FIG. 1). Then, a molding compound (not shown in Figure 1) housed in a ⁇ the resulting cavity of the first die. 4 This can generally be done either by the first mold half 2 or by the second mold half 3. In the illustrated embodiment, it is provided that the injection molding compound is introduced through the first mold half 2 into the cavity of the first mold 4. Subsequently, the injection-molding compound is at least partially cured, which can be done in ⁇ example, by cooling the mold halves of the first mold 4. When the injection molding compound is at least partially cured - it is in this way a form ⁇ partially emerged - the first mold 4 by moving the first mold half 2 is opened against the effective direction Rl.
  • the cube device 10 rotates in the direction of the arrow about the axis X by 90 °, so that the second mold half 3 is then arranged opposite to the third mold half 8 ⁇ .
  • the molding remains in the second mold half.
  • a first medium (not Darge ⁇ represents in Figure 1) locally on the molded part, which is located in the second mold half 3, is applied.
  • This can be, for example be made by a supply line in the third mold half 8 or by a separate means for applying the medium.
  • the third mold half 8 is moved in the direction of action R2 of the second mold 5 formed by the second mold half 3 and the third mold half 8, whereby the second mold 5 is closed.
  • the arranged in the third mold half 8 first cavity 19 is designed so that it can not enclose the ⁇ of the second mold half closed ⁇ part of the molding, with an additional volume is provided in which the already applied to the molding first Medium can distribute by embossing the closing tool.
  • the third mold half made of glass and it is a laser (not illustrated), which is used for curing of the first medium through the transparent third Formhotlf ⁇ te therethrough.
  • the third mold half is 8 entge ⁇ gene of the effective direction R2 moved, whereby the second mold is opened. 5
  • the single-sided coated molding ver ⁇ remains in the third mold half. 8
  • the cube device 10 is then rotated counterclockwise about the axis X by 90 °, whereby it is back in its initial state.
  • the third mold half 8 with the coated molding is now located opposite to the fourth mold half 9, whereby the third mold ⁇ generating is formed sixteenth
  • the second medium (not shown in FIG. 1) is then locally introduced into the second cavity 20 of the fourth mold half and the third mold 16 is closed by moving the third mold half 8 in the direction of action R2.
  • the second cavity 20 of the fourth mold half 9 is designed such that it does not surround the third mold half Part of the molding and in addition the volume of the second me ⁇ dium record.
  • the second medium is distributed in the addi tional volume of the second cavity 20.
  • a laser (not shown) is also provided here, which passes through the fourth mold half formed of transparent material the second medium can act.
  • the third mold 16 is opened by moving the third mold half counter to the direction of action R2.
  • the now double-coated molded part is removed from the mold, which can be done, for example, by ejecting
  • the advantages of the invention become clear.
  • the use of glass for the third mold half 8 and for the fourth mold half 9 can only be achieved because they are not exposed to the forces that occur when spraying the molded part in the first mold due to the Verset ⁇ tion of the effective directions Rl and R2 4 arise.
  • the second medium already injected another molding ⁇ the. If an identical fourth mold half 9 mold half is arranged on ⁇ on the third side of the cube 13 identical to the second mold half mold half and on the fourth cube ⁇ page, it is also possible to make two mold parts gleichzei ⁇ tig.
  • Figure 2 and Figure 3 show an inventive Before ⁇ direction having a turntable 21st
  • the turntable 21 is rotatable about a rotation axis Y.
  • a first working position ⁇ tion 22 is a second mold half 3 and at a second Ar ⁇ beitsposition 23, a fourth mold half 9 is arranged.
  • the second mold half 3 and the fourth mold half 9 are arranged on the turntable that they each have the same distance to the axis of rotation Y, but are arranged at an angle ß about the axis of rotation Y.
  • the angle ß in the illustrated embodiment is 180 °.
  • Particularly advantageous is an unillustrated imple mentation of erfindungsge ⁇ MAESSEN device in which on the turntable 21 four working positions are arranged, which are each arranged at an angle of 90 ° about the axis of rotation Y.
  • FIG 3 also a first mold half 2 and a third mold half 8 are shown. In the figure 2, these mold halves are hidden. In the illustrated state, the first mold half 2 is arranged opposite to the second mold half 3, so that a movement of the first mold half 2 in a direction of action Rl closing the formed by the first mold half 2 and the second mold half 3 first mold ⁇ tool 4 is possible , The same is true with the drit ⁇ th mold half 8 and the fourth mold part 9.
  • the closing of the third mold 16 formed by the third mold half 8 and the fourth mold half 9 causes ⁇ the.
  • the directions of action Rl and R2 are parallel, but offset from the axis of rotation Y.
  • the fourth mold half 9 has ei ⁇ ne second cavity 20 and the third mold half has a ers ⁇ te cavity 19, the latter is not visible.
  • the inventive method can with the embodiment shown in Figures 2 and 3, apparatus according to the above-described in reference to FIG 1 procedure performed ⁇ the. Instead of the 90 ° rotation of the cube device 10, the turntable 21 rotates through 180 ° about the axis of rotation Y.
  • the molding on the Drehtel ⁇ ler 21 further processing steps, such as a machining, underflows. Prerequisite for this is a vertical injection molding machine.
  • FIG. 4 shows a shaped part 15 produced by the method according to the invention in cross section.
  • the mold part 15 be ⁇ is of a core of injection-molding compound 1, which has fully above superficially ⁇ a coating of a first medium 6 on one side and a second medium 7 on the other side.
  • the inventive method is exemplified.
  • the embodiment of the method according to the invention described therein serves for the production of a molding with coating on both sides. Shown an apparatus according to the invention to various successive points in time of the inventive process is depending ⁇ wells.
  • FIG. 5a shows the device according to the invention with a cube device 10 which has four identical second mold halves 3.
  • a first mold half 2 is arranged opposite one of the second mold halves 3 so that a first Forming tool 4 results, which is closed in the figure 5a. In this state, injection molding compound 1 is injected into the first mold 4.
  • the tool is opened, resulting in the state shown in Figure 5b.
  • the at least partially stabilized cured molding compound 1 now forms the shape ⁇ part 15.
  • the inventive device is in the state shown 5c in FIG.
  • the second mold half 3 with the mold ⁇ part 15 is now a third mold half 8 arranged opposite, whereby a second mold 5 is formed.
  • the mold half 8 can be made adapted to its outer edge according to the shrinkage of the Spritzgussmas ⁇ se 1 and thereby used for paint sealing. At this point, however, there is no paint.
  • the application of the first medium 6 can take place during the 90 ° rotation or already, when the second mold 5 closes, as shown in Figure 5d.
  • the second mold 5 is closed, where ⁇ was embossed by the paint and can now be crosslinked by means of UV radiation or heat.
  • another injection molding compound 1 can be ⁇ injected into another first mold. It can clearly be seen in FIG. 5e that the effective directions R1 and R2 are arranged at a 90 ° angle to one another. Both the first mold 4 and the second mold 5 are now opened, which is shown in Figure 5f.
  • the molded part 15 is already removed from the second mold half 3 in FIG. 5k.
  • the injection point for the medium can be dispensed with on the coated molded part by the coating not being applied as conventionally by a supply line in one of the mold halves, but by local application with the mold open.
  • there is a significant greater freedom of design in the construction of the compo ⁇ le since the cavities with which the coatings are applied, can be configured almost arbitrarily by the invention.
  • the use of glass in the mold halves, which are responsible for the application of the coating also a better surface finish is achieved than would be the case when used in ⁇ example of steel.
  • the laser which is preferably used for curing of the coating, also a fast and locally sharply limited curing is possible.
  • the greater design freedom already mentioned is also evident in the fact that the multi-coating or the combinable coatings allow light effects or 3D information can be integrated into the coating.
  • the process of the invention and the invention Before ⁇ direction can be advantageously also for non-planar Oberflä ⁇ chen of the molding, for example, structured or kontu- tured, that use 3-dimensional molded or 3-dimensional ver ⁇ running surfaces.
  • Tests have shown that with the invention, inclined surfaces at an angle to almost 90 ° - in particular when using a coating material which shrinks when Ver ⁇ networking, as 90 ° are possible - can be wetted relative to the tool axis of movement nor reliable medium / lacquer.
  • lateral 90 ° surfaces can be coated, for example by enlarging the paint cavity (or the first and the second partial volume).
  • a particularly rapid total cycle time can be realisie ⁇ reindeer, if according to the invention the curing in parallel to the injection molding with a laser through the transparent portion of a mold (for. Example, glass or otherwise for light transpa ⁇ rentem material) is carried through. This makes it possible to keep the curing time certainly shorter than the cycle time of the injection molding, so that the coating in the process according to the invention has no effect on the total cycle time.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenbeschichteten Formteils sowie Vorrichtungen dafür. Um das Aufbringen einer Beschichtung auf ein spritzgegossenes Formteil zu erleichtern ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorrichtungen unter anderem vorgesehen, dass eine Wirkrichtung einer zweiten Formwerkzeughälfte um einen ersten Winkel und/oder parallel zu einer Wirkrichtung einer ersten Formwerkzeughälfte versetzt ist.

Description

Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils und
Vorrichtungen hierfür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils sowie Vorrichtungen zum Durchführen eines derartigen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19 bzw. des Anspruchs 22.
Bei der Herstellung von Formteilen aus einer Spritzgussmasse ist es üblich, diese Spritzgussmasse in ein Formwerkzeug unter Druck einzuspritzen. Das Formwerkzeug ist hierbei in der Regel aus zwei oder mehr Formwerkzeugen ausgebildet, die relativ zueinander beweglich sind, so dass das Formwerkzeug nach dem Aushärten der Spritzgussmasse geöffnet werden kann, wodurch die Entnahme des somit hergestellten Formteils aus dem Form¬ werkzeug ermöglicht wird.
In einigen Fällen ist es jedoch erforderlich, dass das Formteil mit einer Beschichtung versehen oder in einem weiteren Schritt zusätzliche Spritzgussmasse an dem bereits ausgehärte¬ ten Formteil angebracht werden soll. Hierzu besteht grundsätz¬ lich die Möglichkeit, das Formteil aus dem Formwerkzeug zu entnehmen, um es anschließend an einem anderen Ort bzw. durch eine andere Vorrichtung weiter zu bearbeiten. Dies ist jedoch insbesondere aus zeitlichen Gründen nachteilig, da es sehr zeitaufwändig ist, das Formteil aus dem Formwerkzeug zu ent¬ nehmen und separat weiterzuverarbeiten .
Die DE 10 2007 021 679 AI schlägt daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Expansionsfluten vor, bei dem in einem Spritzgießwerkzeug zunächst ein Formteil in einer durch zwei Form- hälften gebildeten Kavität durch Einspritzen einer Spritzgussmasse hergestellt wird. Anschließend wird durch Bewegung einer der Formhälften die Kavität um ein geringes Volumen vergrößert, in das dann ein sogenanntes Überflutungsmaterial einge¬ bracht werden kann. Nachteilig an diesem Verfahren ist zum einen, dass die Gleichmäßigkeit der Beschichtung von mehreren Formteilen in Mehrfachwerkzeugen oft nicht optimal ist und die Formteile bzw. das Formteil meistens eine Nebenkavität zum An¬ spritzen für das Überflutungsmaterial benötigen. Hierdurch entsteht ein Anspritzpunkt, der später nachbearbeitet werden muss oder der Anspritzpunkt des Überflutungsmaterials ist auf dem Bauteil sichtbar. Zudem verlängert sich die Zeit zur Herstellung des beschichteten Formteils erheblich, da das Formwerkzeug während des Herstellungsverfahrens erwärmt und wieder abgekühlt werden muss und alle Prozessschritte in Reihe, also nacheinander ablaufen.
Im Stand der Technik wird außerdem vorgeschlagen, die sogenannte Würfeltechnik zu verwenden. Hierbei umfasst ein Spritzgießwerkzeug einen Würfel, der um eine seiner drei Hauptach¬ sen, die sich im Mittelpunkt des Würfels treffen und zu je¬ weils zwei Würfelflächen senkrecht sind, drehbar ist. Der Wür¬ fel kann an mehreren seiner Seiten Formhälften aufweisen und diese in Abhängigkeit von dem nächsten anstehenden Prozessschritt beispielsweise zu einer weiteren, in dem Spritzgie߬ werkzeug angeordneten Formhälfte ausrichten.
Ein Beispiel für eine derartige Anwendung der Würfeltechnik ist die EP 1 237 701 Bl . Dort wird ein Werkzeug mit einem drehbaren Mittelteil beschrieben, bei dem das endgültige Formteil in zwei Verfahrensschritten hergestellt wird. Dabei wird in einer Kavität ein erster Teil des Formteils eingespritzt und ein zweiter Teil des Formteils in einem späteren Verfahrensschritt in einer gegenüberliegenden Kavität an den ersten Teil des Formteils angespritzt. Das beschriebene Verfahren er¬ möglicht so eine kontinuierliche Herstellung des Formteils.
Die US 2008/0012176 AI offenbart ein Werkzeug, mit dem ein Überspritzen von spritzgegossenen Gegenständen möglich ist. Das Spritzgussteil wird dabei in ein Formwerkzeug gespritzt, mittels einer drehbaren Einrichtung um 180° gedreht und dann in einem zweiten Formwerkzeug mit einem Material überspritzt. Bei diesem Verfahren besteht außerdem die Möglichkeit, dass sich die drehbare Einrichtung lediglich um 90° dreht, wobei das Spritzgussteil in dieser Position dann mittels einer
Sprühvorrichtung abgekühlt wird. Das beschriebene Verfahren ist insgesamt relativ aufwändig. Es wird dazu verwendet, um das Spritzgussteil mit einem zweiten Material zu überspritzen.
Die EP 1 810 811 AI offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus mindestens zwei unterschiedlichen Kunst¬ stoffen, bei dem ebenfalls die Würfeltechnik zur Anwendung kommt. Jedoch ist das beschriebene Verfahren relativ umständ¬ lich, da zwei Würfeleinrichtungen vorgesehen werden, wobei die eine im Grunde genommen nur eine sogenannte Wendeplatte mit zwei nutzbaren Seiten ist. Insgesamt ist dieses Verfahren umständlich .
In der WO 2010/031710 AI wird ein Verfahren beschrieben, welches auch dazu dienen kann, Spritzgussteile zunächst zu sprit¬ zen und dann mit einer Beschichtung zu versehen. Bei der ebenfalls in dieser Schrift beschriebenen Vorrichtung ist eine Wendeplatte vorgesehen, die an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Formwerkzeughälfte aufweist. Gegenüber diesen Formwerkzeughälften ist zudem jeweils eine weitere Formwerkzeughälfte angeordnet. Bei dem beschriebenen Verfahren wird nun zunächst auf einer Seite der Wendeplatte mittels einem aus zwei Formwerkzeughälften bestehenden Formwerkzeug ein sich be- reits in einer Formwerkzeughälfte befindliches Gewebeteil auf einer Seite überspritzt. Anschließend wird die Wendeplatte um 180° gedreht, wobei das Spritzgussteil in der Formwerkzeug¬ hälfte verbleibt, die nicht an der Wendeplatte angeordnet ist. Mittels der zweiten an der Wendeplatte angeordneten Formwerkzeughälfte wird das Spritzgussteil dann auf der anderen Seite mit einem Kunststoff überspritzt. Zuletzt wird die Wendeplatte erneut gedreht, wobei bei dieser Drehung das Spritzgussteil in der Formwerkzeughälfte an der Wendeplatte verbleibt. Mittels der verbleibenden Formwerkzeughälfte wird dann noch eine Be- schichtung auf dem Spritzgussteil aufgebracht.
Bei den bekannten Verfahren und Spritzgussmaschinen wird es als besonders nachteilig angesehen, dass sich die einzelnen Spritz- bzw. Beschichtungsvorgänge auf den zwei gegenüberlie¬ genden Seiten der Würfeleinrichtung befinden. Dies ist insbesondere bei der Auftragung eines Lacks mit großen Nachteilen verbunden. Unter anderem sind die Kräfte, die beim eigentli¬ chen Spritzgussprozess in Richtung der Würfeleinrichtung entstehen, beim Beschichtungsprozess nicht notwendig oder gar un¬ erwünscht .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils zu schaffen, mittels dem das Aufbringen einer Beschichtung auf ein spritzgegossenes Formteil erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren zum Herstellen eines Formteils gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil¬ dungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 18.
Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe wird mit den Vorrichtungen gemäß Anspruch 19 und 22 unabhängig voneinander gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Formteils weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:
Zunächst wird eine Spritzgussmasse in ein Formwerkzeug unter Druck eingespritzt, wobei das Formwerkzeug aus zumindest einer ersten Formhälfte und einer zweiten Formhälfte besteht. Die Wirkrichtung des ersten Formwerkzeugs, in der beim Spritzguss- prozess die größten Kräfte wirken, entspricht vorzugsweise der Öffnungs- bzw. Schließrichtung dieses Formwerkzeugs. Anschlie¬ ßend wird die Spritzgussmasse zumindest teilweise, insbesonde¬ re im Bereich der Oberfläche des so entstandenen Formteils, bis zur Entformungstemperatur abgekühlt, die erstarrte Spritzgussmasse kann jetzt von der Kavität entformt werden.
Als Formteil wird im Übrigen im Rahmen der Erfindung sowohl die zumindest teilweise ausgehärtete Spritzgussmasse an sich, aber auch das mit einem ersten und/oder einem zweiten Medium ausgestatte Formteil angesehen.
Nach dem zumindest teilweisen Aushärten der Spritzgussmasse wird das Formwerkzeug geöffnet, wobei das Formteil in der zweiten Formhälfte verbleibt. Anschließend wird eine definier¬ te Menge eines ersten Mediums entweder auf dem Formteil selber oder in einer ersten Kavität einer dritten Formhälfte lokal aufgebracht. Das lokale Aufbringen ist als punktförmiges, li- nienförmiges oder auch flächiges teilbereichsweises Auftragen zu verstehen, bei dem im Gegensatz zum klassischen Lackieren das aufzubringende Medium nicht vollflächig aufgetragen wird, sondern lokal begrenzt mit erhöhter Schubstärke. Eine Vertei- lung des Mediums über die gesamte zu benetzende Fläche erfolgt durch prägendes Verteilen beim Schließen eines Werkzeuges.
Die dritte Formhälfte bildet zusammen mit der zweiten Form¬ hälfte ein zweites Formwerkzeug, mittels dem u. a. das oben genannte prägende Verteilen erfolgt.
Der Begriff „Kavität" bedeutet erfindungsgemäß nicht alleinig „Vertiefung". So können in einer Kavität auch Erhöhungen oder andere Formen ausgebildet sein.
Die zweite Formhälfte wird nun zusammen mit dem Formteil der dritten Formhälfte zugeordnet. Dieser Schritt kann auch vor dem lokalen Aufbringen einer definierten Menge eines ersten Mediums durchgeführt werden. Das zweite Formwerkzeug, welches aus der zweiten Formhälfte und der dritten Formhälfte gebilde wird, wird dann geschlossen, wodurch das erste Medium über ei ne Oberfläche des Formteils verteilt, insbesondere prägend verteilt wird. Auch die Wirkrichtung des Formwerkzeugs ent¬ spricht vorzugsweise der Öffnungs- bzw. Schließrichtung diese Formwerkzeugs. Anschließend wird das erste Medium zumindest teilweise, insbesondere an der Oberfläche des Formteils mit¬ tels Wärme vernetzt bzw. ausgehärtet und das Formteil an¬ schließend entformt. Aushärten kann erfindungsgemäß je nach Art des Mediums auch vernetzen (insbesondere bei Lack) oder auskühlen bzw. abkühlen (insbesondere bei Spritzgussmasse) be deuten .
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die beschriebene Wirkrichtung des zweiten Formwerkzeuges um einen ersten Winkel und/oder parallel zu der Wirkrichtung des ersten Formwerkzeuges versetzt ist. Durch diese Versetzung der Wirkrichtungen wird das Beschichten des Formteils mit dem ersten Medium weitestgehend unabhängig von dem Spritzgussvor- gang in dem ersten Formwerkzeug. Während in der Wirkrichtung des ersten Formwerkzeuges hohe Kräfte durch den Spritzgussvorgang auftreten können, ist es möglich, diese Kräfte in der Wirkrichtung des zweiten Formwerkzeugs zu vermeiden. Diese Versetzung der Wirkrichtungen bringt eine Reihe von Vorteilen und von neuen Möglichkeiten mit sich.
Die Formhälften sind erfindungsgemäß nicht als geometrische oder sonstige Hälften zu verstehen, sondern als Teile, die sich in verschiedenen Kombinationen zu Formwerkzeugen zusammenfügen .
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist außerdem vorgesehen, dass nach dem Werkzeugöffnen und vor dem Entformen (Entnehmen) des Formteils noch ein zweites Medium auf das Formteil aufgebracht wird. Das Vorgehen ist hier ähnlich wie bei dem ersten Medium. So wird zunächst eine definierte Menge des zweiten Mediums auf das Formteil oder in eine zweite Kavität einer vierten Formhälfte aufgebracht. Die vierte Formhälfte bildet zusammen mit der dritten Formhälfte ein drittes Formwerkzeug.
Das Formteil verbleibt dabei nach dem teilweise Aushärten des ersten Mediums und dem Öffnen des zweiten Formwerkzeugs in der dritten Formhälfte, die dann zusammen mit dem Formteil zu der vierten Formhälfte zugeordnet wird.
Die Auswahl des ersten und/oder des zweiten Mediums erfolgt erfindungsgemäß vorteilhafterweise nach den gewünschten Eigen¬ schaften. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn das ers¬ te und/oder das zweite Medium keine Verbindung mit den einzelnen Bauteilen der für das erfindungsgemäße Verfahren vorgese¬ henen Vorrichtung eingeht. Einen Anguss, beispielsweise der überbleibende Rest eines Punkt- oder Filmangusses, gibt es an dem Formteil nicht, da der Anspritzpunkt (beispielsweise einer Heißkanaldüse) über¬ flutet wird und dadurch unsichtbar ist.
Dieser Schritt kann, wie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Medium erläutert, bereits vor dem Aufbringen des zweiten Mediums durchgeführt werden. Anschließend wird das dritte Formwerkzeug geschlossen, wodurch sich das zweite Medium über eine Oberfläche des Formteils verteilt, insbesondere prägend verteilt. Abschließend wird auch das zweite Medium zumindest teilweise, insbesondere im Bereich der Oberfläche ausgehärtet. Hiernach kann dann das fertig gestellte Formteil entformt wer¬ den. Die Wirkrichtung des dritten Formwerkzeugs, die wiederum vorzugsweise dessen Öffnungs- bzw. Schließrichtung entspricht, ist bevorzugt ebenfalls um einen Winkel und/oder parallel zu der Wirkrichtung des ersten Formwerkzeugs versetzt. Zudem kann die Wirkrichtung des dritten Formwerkzeugs auch um einen Winkel und/oder parallel zur Wirkrichtung des zweiten Formwerkzeugs versetzt sein.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass anstelle der Beschichtung mit dem ersten oder zweiten Medium ein anderer Verfahrensschritt wie beispielsweise eine spanende Bearbeitung des Formteils durchgeführt werden kann. Alternativ kann das Formteil auch nach der Beschichtung mit dem ersten oder zweiten Medium derartige Verfahrensschritte durchlaufen, was erfin¬ dungsgemäß bevorzugt wird.
Um sicher zu stellen, dass sich das Formteil während der verschiedenen Schritte des Verfahrens in der jeweils richtigen Formhälfte befindet, muss das Formteil zu bestimmten Zeitpunk¬ ten aus einer Formhälfte in eine andere Formhälfte "übergeben" werden. Dies wird erfindungsgemäß mit einem Ausstoßer, der als Rahmen ausgebildet sein kann, realisiert. Dieser Ausstoßer ist geeignet, das Formteil z.B. beim Öffnen eines Formwerkzeugs aus einer Formhälfte in eine bestimmte andere Formhälfte zu drücken .
Vorteilhafterweise, insbesondere um die Formwerkzeuge nicht unnötig zu belasten, weist das zweite Formwerkzeug in ge¬ schlossenem Zustand ein Volumen auf, welches dem des Formteils ohne Beschichtung zuzüglich eines ersten Teilvolumens entspricht, wobei das Teilvolumen dem Volumen des zu applizierenden Mediums entspricht. Aus den gleichen Gründen ist vorzugs¬ weise vorgesehen, dass das dritte Formwerkzeug in geschlosse¬ nem Zustand ein Volumen umfasst, welches dem des Formteils oh¬ ne Beschichtung zuzüglich dem ersten Teilvolumen und zuzüglich eines zweiten Teilvolumens entspricht, welches dem Volumen des zu applizierenden zweiten Mediums entspricht. Das erste und das zweite Teilvolumen werden dann entsprechend während des Verfahrens durch das erste bzw. das zweite Medium vollständig ausgefüllt .
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die dritte Formhälfte und/oder die vierte Form¬ hälfte kleiner als das unbeschichtete Formteil. Das bedeutet, dass die jeweilige Formhälfte das Formteil nicht oder nur zum Teil umfasst, sondern sich vielmehr auf diesem abstützt. Somit wird eine Abdichtung, die verhindert, dass das erste und/oder das zweite Medium aus der Formhälfte entweichen kann, durch dieses Abstützen der jeweiligen Formhälfte auf dem Formteil realisiert. In diesem Fall würde das Formteil entsprechend nur teilweise beschichtet.
Durch die Verwendung von zwei Medien, die in zwei Verfahrensschritten aufgebracht werden, ist es bei einem bevorzugten Ablauf des Verfahrens vorgesehen, dass das erste Medium und das zweite Medium auf gegenüberliegenden Seiten des Formteils auf¬ getragen werden. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Oberfläche des Formteils mit dem ersten Medium und dem zweiten Medium zu beschichten. Dabei kann das erste Medium vorteilhafterweise das Gleiche sein wie das zweite Medium.
Alternativ oder zusätzlich ist bei einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das zweite Medium zumindest teilweise in Bereichen aufgebracht wird, in denen das erste Medium auf dem Formteil aufgebracht ist .
Zum einen kann dadurch sichergestellt werden, dass tatsächlich die gesamte Oberfläche des Formteils am Ende des Verfahrens aus dem ersten und dem zweiten Medium gebildet wird, dass also keine unbeschichtete Oberfläche vorhanden ist.
Zum anderen ist es aber auch möglich, das Medium nur in einem Teilbereich der Oberfläche des Formteils aufzubringen und anschließend das zweite Medium wiederum in einem Teilbereich des zuvor genannten Teilbereichs der Oberfläche des Formteils auf¬ zubringen. Eine derartige Mehrfachbeschichtung eines bestimmten Bereiches kann insbesondere optischen Zwecken dienen.
Das erste und/oder das zweite Medium ist vorzugsweise ein Lack. Grundsätzlich sind aber auch andere Beschichtungen möglich, wie beispielsweise ein Mehrkomponenten-Reaktivsystem.
Durch die Versetzung der Wirkrichtungen der Formwerkzeuge ist es möglich, dass bei einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest eine Formhälfte des zweiten und/oder des dritten Formwerkzeugs aus einem für elektromagnetische Wellen durchlässigen Material besteht. Ins¬ besondere eignet sich hierfür transparentes, lichtdurchlässi- ges Material, wie beispielsweise Glas, welches bevorzugt ver¬ wendet wird. Dieses Material kann verwendet werden, ohne be¬ schädigt zu werden, da die im zweiten und dritten Formwerkzeug auftretenden Kräfte deutlich geringer sind als bei bisher bekannten Verfahren. Vorteilhafterweise wird das erste und/oder das zweite Medium, insbesondere bedingt durch die Durchlässig¬ keit einer oder mehrerer Formhälften, mittels Laser, UV-Licht oder partiellem Heizen einer Formhälfte teilweise ausgehärtet. Diese Mittel können jedoch auch kombiniert werden.
Vorzugsweise wird Lichtenergie zum teilweisen Aushärten des ersten und/oder des zweiten Mediums durch eine Formhälfte des zweiten und/oder dritten Formwerkzeugs geleitet. Dies ist ins¬ besondere dann möglich, wenn diese Formhälfte aus dem be¬ schriebenen durchlässigen Material besteht und das teilweise Aushärten des ersten und/oder des zweiten Mediums mittels Laser und/oder UV-Licht durchgeführt wird.
Die verschiedenen Formhälften der Formwerkzeuge ermöglichen es auch, dass das Formteil durch eines dieser Formwerkzeuge eine, insbesondere oberflächige, Strukturierung erhält. Unter den Begriff „Strukturierung" fallen dabei nicht nur regelmäßige Strukturierungen wie beispielsweise Rillen oder ein gleichmäßiges Muster, sondern es sind auch andere Strukturierungen wie beispielsweise ein einzelnes Logo, stochastische Strukturen oder Hologramme möglich. Eine Strukturierung ist somit all das, was von einer eigentlich glatten Oberfläche abweicht. Be¬ sonders vorteilhaft sind auch Nanostrukturen aller Geometrien. Dabei ist es jedoch auch möglich, dass beispielsweise das Formteil ohne Beschichtung eine Strukturierung erhält und dass die Kavität der darüberliegenden Beschichtung, die nachträglich aufgetragen wird, wiederum eine glatte Oberfläche be¬ wirkt. Auf diese Weise ergibt sich optisch eine nicht glatte Oberfläche, haptisch jedoch eine glatte Oberfläche. Ebenso ist es möglich, dass das erste Medium mit einer Strukturierung versehen wird und dann von dem zweiten Medium mit einer glatten Oberfläche überlagert wird. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die äußerste Oberfläche glatt sein muss, sie kann ebenfalls eine Strukturierung aufweisen. Dabei ist e beispielsweise auch möglich, die Strukturierung des ersten Me diums mit der Strukturierung des zweiten Mediums zu kombinie¬ ren, so dass ein optischer Effekt erzielt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass, wenn das erste Medium und/oder das zweite Medium auf das Formteil oder in eine Kavi tät einer Formhälfte aufgetragen wird, diese Formhälfte be¬ reits vorher auf eine erhöhte, z.B. zur thermischen Vernetzun erforderliche Temperatur gebracht ist. Auf diese Weise findet die Vernetzung bzw. die Aushärtung des ersten und/oder des zweiten Mediums schneller statt, was unter anderem für die Ab dichtung der Formhälften von Vorteil ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist außerdem vorgesehen dass mehrere Prozesse bzw. Schritte bezüglich verschiedener Formteile parallel ablaufen. Vorteilhafterweise entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren außerdem durch das Lackauftra gen direkt auf dem Formteil oder in einer der Kavitäten kein Lackanspritzpunkt auf dem Formteil.
Wird zur Durchführung des Verfahrens eine Spritzgussmaschine mit einer Würfeleinrichtung verwendet, was bevorzugt, aber nicht zwingend erforderlich ist, so ist es vorteilhaft, wenn das Einspritzen der Spritzgussmasse an einer der Würfelseiten und das Aufbringen des ersten oder des zweiten Mediums an einer anderen Würfelseite erfolgt. Wird zur Durchführung des Verfahrens eine Spritzgussmaschine mit einem Drehteller verwendet so ist es vorteilhaft, wenn das Einspritzen der Spritzgussmasse an einer ersten Arbeitspositi¬ on und das Aufbringen des ersten oder des zweiten Mediums an einer anderen Arbeitsposition erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Kunststoffspritzgussmaschine zum Durchführen des er¬ findungsgemäßen Verfahrens handelt, kann zum einen eine Würfeleinrichtung und zum anderen einen Drehteller aufweisen.
Grundsätzlich kann unter der Würfeleinrichtung jede Einrichtung verstanden werden, die zumindest zwei Seiten aufweist, an denen Formhälften angeordnet sein können. So ist grundsätzlich auch jeder andere Polyeder verwendbar. Insbesondere eignen sich hier auch andere Quader oder Prismen. Da jedoch vorzugsweise ein Würfel verwendet wird, wird diese erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines solchen erläutert.
Im Falle der Würfeleinrichtung weist dieser eine erste Würfelseite und eine zweite Würfelseite auf. Auf der ersten Würfel¬ seite ist eine zweite Formhälfte und auf der zweiten Würfel¬ seite eine vierte Formhälfte angeordnet. Zudem weist die er¬ findungsgemäße Vorrichtung mit Würfeleinrichtung auch eine erste Formhälfte und eine dritte Formhälfte auf, die so ange¬ ordnet sind, dass durch Drehung der Würfeleinrichtung ein ausgerichtetes Anordnen der ersten Formhälfte und der zweite Formhälfte unter Ausbildung eines ersten Formwerkzeugs, ein ausgerichtetes Anordnen der zweiten Formhälfte und der dritten Formhälfte unter Ausbildung eines zweiten Formwerkzeugs und ein Anordnen der dritten Formhälfte und der vierten Formhälfte unter Ausbildung eines dritten Formwerkzeugs möglich ist. Die Wirkrichtungen der Formwerkzeuge, die gleichzeitig deren Öffnungs- bzw. Schließrichtungen entspricht, werden bei der Vorrichtung vorzugsweise durch eine Bewegung der jeweils nicht auf der Würfeleinrichtung angeordneten Formhälfte realisiert. Somit entspricht bei einer derartigen Funktionsweise die Wirk¬ richtung des ersten Formwerkzeugs der Bewegungsrichtung der ersten Formhälfte, die Wirkrichtung des zweiten Formwerkzeugs der Bewegungsrichtung der dritten Formhälfte und die Wirkrichtung des dritten Formwerkzeugs ebenfalls der Bewegungsrichtung der dritten Formhälfte. Diese insgesamt zwei Bewegungsrichtun¬ gen sind bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann bei Bedarf gleichzeitig das erste Formwerkzeug und das dritte Formwerk¬ zeug geschlossen werden, wenn die zweite Würfelseite, wie das bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung vorgesehen ist, im Verhältnis zu der ersten Würfelseite als nach einer 90°-Drehung der Würfeleinrichtung angeordnete Würfelseite angeordnet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung ist eine Drehachse der Würfeleinrichtung, um die diese gedreht werden kann, horizontal angeordnet. Dadurch kann zumindest die Wirkrichtung eines Formwerkzeugs senkrecht angeordnet werden, was bei dem Auftra¬ gen des ersten und/oder zweiten Mediums von Vorteil ist. Wird nämlich das Medium vor dem Schließen des entsprechenden Formwerkzeugs in einer Kavität einer Formhälfte oder auf dem Form¬ teil aufgetragen, so besteht bei dünnflüssigen Medien grundsätzlich die Gefahr eines unerwünschten Verlaufens bzw. eines Auslaufens des Mediums aus dem Formwerkzeug. Ist jedoch die Wirkrichtung, und auch die Öffnungs- bzw. Schließrichtung des Formwerkzeugs senkrecht, so wird diese Gefahr vermindert. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungs- gemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung weist diese an einer dritten Würfelseite eine zu der zweiten Formhälfte baugleiche Formhälfte und an einer vierten Würfelseite eine zur vierten Formhälfte baugleiche Formhälfte auf. Vorteilhafterweise ist die dritte Würfelseite parallel zu der ersten Würfelseite und die vierte Würfelseite parallel zu der zweiten Würfelseite.
Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung, die wiederum insbesondere eine Kunststoffspritzgussmaschine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, einen Drehteller aufweisen, der um eine Drehachse drehbar ist. Auf dem Drehteller ist eine erste Arbeitsposition und eine zweite Arbeitsposition vorgesehen. Die Wirkrichtung sämtlicher Formwerkzeuge ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Dreh¬ tellers. An der ersten Arbeitsposition des Drehtellers ist ei¬ ne zweite Formhälfte angeordnet und an der zweiten Arbeitspo¬ sition des Drehtellers ist eine vierte Formhälfte angeordnet. Vorzugsweise ist die Drehachse des Drehtellers vertikal. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Drehteller sind die erste Arbeitsposition und die zweite Arbeitsposition in einem zweiten Winkel um die Drehachse des Drehtellers angeordnet. Dadurch wird auch hier ermög¬ licht, dass die Kräfte, die bei einem Formwerkzeug auftreten, bei einem anderen Formwerkzeug vermieden werden können.
Ähnlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung ist auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Drehteller vorzugsweise eine erste und eine dritte Formhälfte vor¬ gesehen, die nicht auf dem Drehteller angeordnet sind. Eben¬ falls ist durch die erste und die dritte Formhälfte das Öffnen bzw. Schließen der Formwerkzeuge möglich. Wie schon bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung ist es auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Drehteller vor- teilhaft, dass die Bewegungsrichtung der ersten und dritten Formhälfte der Wirkrichtung des ersten und zweiten bzw. des dritten Formwerkzeugs entsprechen. Es ist auch möglich, dass die zweite und die vierte Formhälfte durch eine Drehung um ei¬ nen Drehpunkt das Schließen der entsprechenden Formwerkzeuge bewirkt. Dies ist grundsätzlich auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung möglich.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Drehteller wird die Zuordnung der ersten und der dritten Formhälfte zu der zweiten und der vierten Formhälfte unter Ausbildung des jeweiligen Formwerkzeugs mittels einer Drehung des Drehtellers um die Drehachse realisiert.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand von vier Zeichnungen erläutert. Es zeigen dabei:
Figur 1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Würfeleinrichtung;
Figur 2: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Drehteller;
Figur 3: eine isometrische Ansicht der in Figur 2 dargestell¬ ten, erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 4: ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestell¬ tes Formteil;
Figuren 5a bis 5o :
schrittweise den Ablauf einer Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung . Die in der Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Würfeleinrichtung 10 mit einer ersten Würfelseite 11, einer zweiten Würfelseite 12, einer dritten Würfelseite 13 und einer vierten Würfelseite 14 auf. An der ersten Würfelsei¬ te 11 ist eine zweite Formhälfte 3 und an der zweiten Würfel¬ seite 12 ist eine vierte Formhälfte 9 angeordnet. Auf der dritten Würfelseite 13 und der vierten Würfelseite 14 ist bei der dargestellten Aus führungs form keine Formhälfte angeordnet. Grundsätzlich wäre es jedoch bei einer Abwandlung der dargestellten Aus führungs form auch möglich, an der dritten Würfelseite 13 eine zu der zweiten Formhälfte 3 baugleiche Formhälf¬ te und an der vierten Würfelseite 14 eine zu der vierten Formhälfte 9 baugleiche Formhälfte anzuordnen.
Die Figur 1 zeigt die dargestellte erfindungsgemäße Vorrich¬ tung in der Ausgangsposition. Eine erste Formhälfte 2 ist gegenüberliegend zu der zweiten Formhälfte 3 angeordnet, so dass ein Bewegen der ersten Formhälfte 2 in einer Wirkrichtung Rl ein Schließen eines durch die erste Formhälfte 2 und die zwei¬ te Formhälfte 3 gebildeten ersten Formwerkzeugs 4 möglich ist. Zudem ist eine dritte Formhälfte 8 gegenüberliegend zu der vierten Formhälfte 9 angeordnet, so dass ein Bewegen der drit¬ ten Formhälfte 8 in einer Wirkrichtung R2 ein Schließen eines dritten Formwerkzeugs 16 ermöglicht.
Die Würfeleinrichtung 10 ist um eine horizontale Achse X dreh¬ bar. Die Wirkrichtungen Rl und R2 sind in einem Winkel zueinander angeordnet, der bei der dargestellten Aus führungs form 90° beträgt. Der Winkel kann auch andere Werte einnehmen, z. B. 15°, 30°, 45°, 60°, 70°. Die vierte Formhälfte 9 weist eine zweite Kavität 20 und die dritte Formhälfte 8 weist eine erste Kavität 19 auf. Die Formhälften 2, 3, 8 und 9 sind in der Figur 1 im Querschnitt dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Ausgehend von dem in Figur 1 dargestellten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird für die Herstellung des Formteils mit beidseitiger Beschichtung (in Figur 1 nicht dargestellt) zunächst das erste Formwerkzeug 4 geschlossen indem die erste Formhälfte 2 in der Wirkrichtung Rl bewegt wird. Dann wird eine Spritzgussmasse (in Figur 1 nicht dargestellt) in die so entstandene Kavität des ersten Formwerkzeugs 4 ein¬ gebracht. Dies kann allgemein entweder durch die erste Formhälfte 2 oder auch durch die zweite Formhälfte 3 geschehen. Bei der dargestellten Aus führungs form ist vorgesehen, dass die Spritzgussmasse durch die erste Formhälfte 2 in die Kavität des ersten Formwerkzeugs 4 eingebracht wird. Anschließend wird die Spritzgussmasse zumindest teilweise ausgehärtet, was bei¬ spielsweise durch Kühlen der Formhälften des ersten Formwerkzeugs 4 geschehen kann. Wenn die Spritzgussmasse zumindest teilweise ausgehärtet ist - es ist auf diese Weise ein Form¬ teil entstanden - wird das erste Formwerkzeug 4 durch Bewegen der ersten Formhälfte 2 entgegen der Wirkrichtung Rl geöffnet.
Im nächsten Schritt dreht sich die Würfeleinrichtung 10 in Pfeilrichtung um die Achse X um 90°, so dass die zweite Formhälfte 3 dann gegenüberliegend zu der dritten Formhälfte 8 an¬ geordnet ist. Das Formteil verbleibt dabei in der zweiten Formhälfte 3.
Anschließend wird ein erstes Medium (in Figur 1 nicht darge¬ stellt) lokal auf das Formteil, welches sich in der zweiten Formhälfte 3 befindet, aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch eine Zuleitung in der dritten Formhälfte 8 oder durch eine separate Einrichtung zum Aufbringen des Mediums vorgenommen werden. Anschließend wird die dritte Formhälfte 8 in der Wirkrichtung R2 des durch die zweite Formhälfte 3 und die dritte Formhälfte 8 gebildeten zweiten Formwerkzeugs 5 bewegt, wodurch das zweite Formwerkzeug 5 geschlossen wird. Die in der dritten Formhälfte 8 angeordnete erste Kavität 19 ist dabei so gestaltet, dass sie den nicht von der zweiten Formhälfte 3 um¬ schlossenen Teil des Formteils umschließen kann, wobei ein zusätzliches Volumen vorgesehen ist, in dem sich das bereits auf das Formteil aufgetragene erste Medium durch Prägen des sich schließenden Werkzeugs verteilen kann. Bei der dargestellten Aus führungs form besteht die dritte Formhälfte aus Glas und es ist ein Laser vorgesehen (nicht dargestellt) , der zum Aushärten des ersten Mediums durch die transparente dritte Formhälf¬ te hindurch benutzt wird. Wenn das erste Medium zumindest teilweise ausgehärtet ist, wird die dritte Formhälfte 8 entge¬ gen der Wirkrichtung R2 bewegt, wodurch das zweite Formwerkzeug 5 geöffnet wird. Das einseitig beschichtete Formteil ver¬ bleibt dabei in der dritten Formhälfte 8.
Die Würfeleinrichtung 10 wird anschließend entgegen der Pfeilrichtung um die Achse X um 90° gedreht, wodurch sie sich wieder in ihrem Ausgangszustand befindet. Die dritte Formhälfte 8 mit dem beschichteten Formteil ist nun gegenüberliegend zu der vierten Formhälfte 9 angeordnet, wodurch das dritte Formwerk¬ zeug 16 ausgebildet wird.
Das zweite Medium (in Figur 1 nicht dargestellt) wird dann in die zweite Kavität 20 der vierten Formhälfte lokal eingebracht und das dritte Formwerkzeug 16 wird durch Bewegen der dritten Formhälfte 8 in der Wirkrichtung R2 geschlossen. Die zweite Kavität 20 der vierten Formhälfte 9 ist dabei so ausgestaltet, dass sie den nicht von der dritten Formhälfte umschlossenen Teil des Formteils und zusätzlich das Volumen des zweiten Me¬ diums aufnehmen kann. Durch das Schließen des dritten Formwerkzeugs 16 verteilt sich das zweite Medium in dem zusätzli¬ chen Volumen der zweiten Kavität 20. Zum Aushärten des zweiten Mediums ist auch hier ein Laser vorgesehen (nicht dargestellt) , der durch die aus transparentem Material ausgebildete vierte Formhälfte hindurch auf das zweite Medium einwirken kann. Wenn das zweite Medium zumindest teilweise ausgehärtet ist wird das dritte Formwerkzeug 16 durch Bewegen der dritten Formhälfte entgegen der Wirkrichtung R2 geöffnet. Zum Ab- schluss des Verfahrens wird das nun zweiseitig beschichtete Formteil entformt, was beispielsweise mittels Auswerfern
(nicht dargestellt) geschehen kann.
Durch die dargestellte Aus führungs form werden die Vorteile der Erfindung deutlich. So kann insbesondere die Verwendung von Glas für die dritte Formhälfte 8 und für die vierte Formhälfte 9 nur deshalb erreicht werden, weil diese aufgrund der Verset¬ zung der Wirkrichtungen Rl und R2 nicht den Kräften ausgesetzt sind, die beim Spritzen des Formteils in dem ersten Formwerkzeug 4 entstehen. Zusätzlich kann während dem Auftragen des zweiten Mediums bereits ein weiteres Formteil gespritzt wer¬ den. Wenn auf der dritten Würfelseite 13 eine zu der zweiten Formhälfte baugleiche Formhälfte und auf der vierten Würfel¬ seite eine zur vierten Formhälfte 9 baugleiche Formhälfte an¬ geordnet wird, ist es zudem möglich, zwei Formteile gleichzei¬ tig herzustellen.
Werden an einer Vorrichtung gleichzeitig zwei oder mehr Formteile hergestellt, ist es vorteilhaft, wenn das Aufbringen bzw. Vernetzen des ersten und des zweiten Mediums die gleiche Zeit benötigt wie das Spritzen des Formteils in dem ersten Formwerkzeug. So wird ein Ablauf ohne eine durch das Aufbrin- gen des ersten und/oder des zweiten Mediums ausgelöste Verzö¬ gerung ermöglicht.
Die Figur 2 und die Figur 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vor¬ richtung, die einen Drehteller 21 aufweist. Der Drehteller 21 ist um eine Drehachse Y drehbar. An einer ersten Arbeitsposi¬ tion 22 ist eine zweite Formhälfte 3 und an einer zweiten Ar¬ beitsposition 23 ist eine vierte Formhälfte 9 angeordnet. Die zweite Formhälfte 3 und die vierte Formhälfte 9 sind so auf dem Drehteller angeordnet, dass sie jeweils zu der Drehachse Y den gleichen Abstand aufweisen, jedoch in einem Winkel ß um die Drehachse Y angeordnet sind. Der Winkel ß beträgt bei der dargestellten Aus führungs form 180°. Besonders vorteilhaft ist auch eine nicht dargestellte Aus führungs form der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung, bei der auf dem Drehteller 21 vier Arbeitspositionen angeordnet sind, die jeweils in einem Winkel von 90° um die Drehachse Y angeordnet sind.
In der Figur 3 sind außerdem eine erste Formhälfte 2 und eine dritte Formhälfte 8 dargestellt. In der Figur 2 sind diese Formhälften ausgeblendet. In dem dargestellten Zustand ist die erste Formhälfte 2 gegenüberliegend zu der zweiten Formhälfte 3 angeordnet, so dass ein Bewegen der ersten Formhälfte 2 in einer Wirkrichtung Rl ein Schließen des durch die erste Formhälfte 2 und die zweite Formhälfte 3 gebildeten ersten Form¬ werkzeugs 4 möglich ist. Ebenso verhält es sich mit der drit¬ ten Formhälfte 8 und der vierten Formhälfte 9. Hier kann durch die Bewegung der dritten Formhälfte 8 in der Wirkrichtung R2 ein Schließen des durch die dritte Formhälfte 8 und die vierte Formhälfte 9 gebildeten dritten Formwerkzeugs 16 bewirkt wer¬ den. Die Wirkrichtungen Rl und R2 sind dabei parallel, aber versetzt zu der Drehachse Y. Die vierte Formhälfte 9 weist ei¬ ne zweite Kavität 20 und die dritte Formhälfte weist eine ers¬ te Kavität 19 auf, wobei letztere nicht sichtbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Vorrichtung entsprechend der oben im Bezug auf die Figur 1 beschriebenen Vorgehensweise durchgeführt wer¬ den. Anstelle der 90°-Drehung der Würfeleinrichtung 10 dreht sich der Drehteller 21 um 180° um die Drehachse Y.
Für den Fall, dass mehr als zwei Formhälften auf dem Drehtel¬ ler angeordnet sind, also beispielsweise vier oder sechs, ist ein simultanes Herstellen von mehreren Formteilen möglich. Ebenso ist es auch möglich, dass das Formteil auf dem Drehtel¬ ler 21 weitere Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise einer spanenden Bearbeitung, unterläuft. Voraussetzung dafür ist eine Vertikalspritzgussmaschine.
Die Figur 4 zeigt ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Formteil 15 im Querschnitt. Das Formteil 15 be¬ steht aus einem Kern aus Spritzgussmasse 1, welches vollober¬ flächlich eine Beschichtung aus einem ersten Medium 6 auf der einen Seite und einem zweiten Medium 7 auf der anderen Seite aufweist .
In den Figuren 5a bis 5o wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert. Die dort beschriebene Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens dient der Herstellung eines Formteils mit beidseitiger Beschichtung. Dargestellt ist je¬ weils eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu verschiedenen, nacheinander folgenden Zeitpunkten des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Die Figur 5a zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Würfeleinrichtung 10, die vier gleiche zweite Formhälften 3 aufweist. Eine erste Formhälfte 2 ist gegenüber einer der zweiten Formhälften 3 so angeordnet, dass sich ein erstes Formwerkzeug 4 ergibt, welches in der Figur 5a geschlossen ist. In diesem Zustand wird Spritzgussmasse 1 in das erste Formwerkzeug 4 gespritzt.
Anschließend wird das Werkzeug geöffnet, so dass sich der in der Figur 5b dargestellte Zustand ergibt. Die zumindest teil¬ weise ausgehärtete Spritzgussmasse 1 bildet nunmehr das Form¬ teil 15. Nach einer Drehung um 90° in Pfeilrichtung befindet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem in der Figur 5c dargestellten Zustand. Die zweite Formhälfte 3 mit dem Form¬ teil 15 ist nun einer dritten Formhälfte 8 gegenüber angeordnet, wodurch ein zweites Formwerkzeug 5 gebildet wird. Es ist nun möglich, das erste Medium 6, welches hier ein Lack ist, in die dritte Formhälfte 8 einzubringen. Die Formhälfte 8 kann an ihrem Außenrand entsprechend der Schwindung der Spritzgussmas¬ se 1 angepasst ausgeführt und dadurch zur Lackabdichtung verwendet werden. An dieser Stelle befindet sich jedoch dann kein Lack. Der Auftrag des ersten Mediums 6 kann dabei während der 90°-Drehung geschehen oder bereits, wenn sich das zweite Formwerkzeug 5 schließt, wie das in der Figur 5d dargestellt ist.
In der Figur 5e ist das zweite Formwerkzeug 5 geschlossen, wo¬ durch der Lack verprägt wurde und nunmehr mittels UV-Strahlung oder Wärme vernetzt werden kann. Gleichzeitig kann weitere Spritzgussmasse 1 in ein weiteres erstes Formwerkzeug einge¬ spritzt werden. Deutlich zu sehen ist in der Figur 5e, dass die Wirkrichtungen Rl und R2 in einem 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Sowohl das erste Formwerkzeug 4 als auch das zweite Formwerkzeug 5 werden nun geöffnet, was in der Figur 5f dargestellt ist.
Es befinden sich nun zwei Formteile 15 in Formhälften der Würfeleinrichtung 10, wobei eines einseitig beschichtet und eines unbeschichtet ist. Die Würfeleinrichtung 10 dreht nun erneut um 90°, wodurch sich das einseitig beschichtete Formteil 15 an einer Position befindet, in der es spanend bearbeitet werden kann. Gleichzeitig kann für das noch unbeschichtete Formteil 15 der Lackauftrag in der dritten Formhälfte 8 erfolgen (siehe Figuren 5g und 5h) .
Während das bereits beschichtete Formteil 15 mechanisch nach¬ bearbeitet wird, wird der Lack des noch unbeschichteten Formteils 15 geprägt und vernetzt. Gleichzeitig wird zudem ein weiteres Formteil gespritzt (siehe Figur 5i) .
Die Formwerkzeuge werden nun geöffnet (Figur 5 ) und die Wür¬ feleinrichtung 10 wird um 90° gedreht (Figur 5k) . Das einseitig beschichtete, mechanisch nachbearbeitete Formteil 15 wird nun an eine weitere, dritte Formhälfte 8 übergeben, so dass sich das Formteil 15 nicht mehr an der Würfeleinrichtung 10 befindet. Somit kann, wie in der Figur 51 dargestellt, ein zweites Medium 7 in die zweite Formhälfte 3, die hier gleich¬ zeitig die vierte Formhälfte 9 darstellt, eingebracht werden. Da das Formteil 15 mittlerweile durch Abkühlen leicht ge¬ schrumpft ist, wird das dadurch gewonnene Volumen genutzt, um seitlich in diesem das zweite Medium 7 beim Schließen des dritten Formwerkzeugs 16, welches durch die dritte Formhälfte
8 und die zweite Formhälfte 2, die jetzt als vierte Formhälfte
9 verwendet wird, gebildet wird, zu verprägen. Die Lackabdich¬ tung erfolgt hier über elastische Elemente in der Trennebene der zweiten Formhälfte 3 und der dritten Formhälfte 8.
Wird nur ein einseitig beschichtetes Formteil 15 gewünscht, dann wird das Formteil 15 bereits in Fig. 5k aus der zweiten Formhälfte 3 entnommen.
In der Figur 5m sind wiederum alle Formwerkzeuge geschlossen und es wird nun auch das zweite Medium 7 geprägt und vernetzt. Entsprechend der Darstellung in der Figur 5n werden die Formwerkzeuge nun geöffnet und das beidseitig beschichtete Form¬ teil 15 kann entnommen werden, wie das in der Figur 5o dargestellt ist.
Wie die Figuren 5a bis 5o zeigen, ist auf die dargestellte Art und Weise eine kontinuierliche Herstellung von beidseitig be¬ schichteten Formteilen möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bringen, wie bereits erwähnt, mehrere Vorteile mit sich. So kann auf dem beschichteten Formteil der Anspritzpunkt für das Medium entfallen, indem die Beschichtung nicht wie herkömmlich durch eine Zuleitung in einer der Formhälften, sondern durch lokales Aufbringen bei geöffnetem Formwerkzeug aufgetragen wird. Zudem besteht durch die Erfindung eine deutliche größere Designfreiheit bei der Konstruktion der Bautei¬ le, da die Kavitäten, mit denen die Beschichtungen aufgetragen werden, nahezu beliebig ausgestaltet werden können. Durch die Verwendung von Glas bei den Formhälften, die für das Auftragen der Beschichtung zuständig sind, wird außerdem eine bessere Oberflächengüte erreicht, als das bei der Verwendung bei¬ spielsweise von Stahl der Fall wäre. Durch den Laser, der bevorzugt zum Aushärten der Beschichtung eingesetzt wird, ist außerdem ein schnelles und lokal scharf begrenztes Aushärten möglich. Die bereits angesprochene, größere Designfreiheit zeigt sich auch darin, dass durch die Mehrfachbeschichtung bzw. die kombinierbaren Beschichtungen Lichteffekte möglich sind oder 3D-Informationen in die Beschichtung integriert werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere von Vorteil, dass es keinen expliziten Lackanspritzpunkt oder einen Anspritzpunkt für das aufzubringende Medium mehr geben muss. Dieser Lackanspritz- punkt/Medienanspritzpunkt ist beim Stand der Technik immer am Formteil sichtbar, so dass eine kleine Stelle entsteht, die optisch nicht gut aussieht. Diesen Nachteil vermeidet die Er¬ findung .
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor¬ richtung lässt sich mit Vorteil auch für nicht ebene Oberflä¬ chen des Formteils, beispielsweise strukturierte oder kontu- rierte, d. h. 3-dimensional verformte oder 3-dimensional ver¬ laufende Oberflächen verwenden. Versuche haben ergeben, dass mit der Erfindung Schrägflächen in einem Winkel bis nahezu 90° - insbesondere bei Verwendung eines Lackes, der bei der Ver¬ netzung schrumpft, sind sogar 90° möglich - relativ zur Werkzeugbewegungsachse noch zuverlässig mit Medium/Lack benetzt werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können seitliche 90°-Flächen, z.B. durch Vergrößern der Lackkavität (bzw. des ersten und des zweiten Teilvolumens), beschichtet werden .
Dadurch, dass es möglich ist, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Formhälften aus Glas oder anderen Nicht-Stahlmaterialien zu verwenden, ergeben sich bessere Oberflächengüten des beschichteten Formteils.
Wie beschrieben können in einfacher Art und Weise weiterhin unterschiedliche Strukturen im Bauteil und im Lack für Licht¬ effekte oder 3D-Informationen realisiert werden.
Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, die zur Aushärtung des Mediums/Lackes erforderliche Wärmeenergie durch eine exotherme Reaktion zur Verfügung zu stellen, wodurch eine erhebliche Energieeinsparung ermöglicht ist. Das erfindungsgemäße Verfah¬ ren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eröffnet durch Varia- bilität der Einsetzbarkeit geeigneter Materialien für Medien/Lacke hier einen erweiterten Spielraum, so dass z. B. auch exotherm aushärtende 2-Komponentenlacke ohne Weiteres hierfür geeignet sind.
Eine besonders schnelle Gesamtzykluszeit lässt sich realisie¬ ren, wenn erfindungsgemäß die Aushärtung parallel zum Spritz- guss über einen Laser durch den transparenten Teil eines Formwerkzeugs (z. B. aus Glas oder anderweitig für Licht transpa¬ rentem Material) hindurch erfolgt. Hierdurch ist es möglich, die Aushärtezeit sicher kürzer zu halten als die Zykluszeit des Spritzgusses, so dass das Beschichten im erfindungsgemäßen Verfahren keine Auswirkungen auf die Gesamtzykluszeit hat.
Ohne Weiteres ist es auch denkbar, eine Mehrfachbeschichtung ein und desselben Formteils mit gleichen oder unterschiedli¬ chen Medien vorzunehmen.
Ohne Weiteres können auch vor dem Aufbringen der Medien- /Lackschicht durch Sputtern die Oberflächen des Formteils derart vorbereitet werden, dass auf dem gespritzten Formteil oder den ebenen Flächen des Formteils eine Reflexionsschicht aufge¬ bracht werden kann, die dann durch das Medium/durch den Lack als Schutzschicht für die Reflexionsschicht geschützt wird.
Als besonders vielversprechend zeigt sich die Erfindung für die Erzeugung von blendfreien Oberflächen auf Kunststoffen/Kunststoffteilen für die Verwendung im Automobilbau, insbesondere für Einsatzzwecke im Bereich des Armaturenbretts, wie z. B. Tachoabdeckungen oder Instrumentenabdeckungen allgemein . Bezugszeichen :
1 Spritzgussmasse
2 erste Formhälfte
3 zweite Formhälfte
4 erstes Formwerkzeug
5 zweites Formwerkzeug
6 erstes Medium
7 zweites Medium
8 dritte Formhälfte
9 vierte Formhälfte
10 Würfeleinrichtung
11 erste Würfelseite
12 zweite Würfelseite
13 dritte Würfelseite
14 vierte Würfelseite
15 Formteil
16 drittes Formwerkzeug
19 erste Kavität
20 zweite Kavität
21 Drehteller
22 erste Arbeitsposition
23 zweite Arbeitsposition erster Winkel
ß zweiter Winkel
Rl Wirkrichtung
R2 Wirkrichtung
X Achse
Y Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) mit folgenden Schritten:
a. Einspritzen einer Spritzgussmasse (1) in ein zumindest aus einer ersten Formhälfte (2) und einer zwei¬ ten Formhälfte (3) bestehendes erstes Formwerkzeug (4) unter Druck;
b. Zumindest teilweises Aushärten der Spritzgussmasse (1) zur Bildung eines Formteils (15);
c. Öffnen des ersten Formwerkzeugs (4);
d. Lokales Aufbringen einer definierten Menge eines
ersten Mediums (6) auf dem Formteil (15) oder in eine erste Kavität (19) einer dritten Formhälfte ( 8 ) , wobei die zweite Formhälfte (3) und die dritte Form¬ hälfte (8) ein zweites Formwerkzeug (5) bilden;
e. Zuordnen der zweiten Formhälfte (3) zusammen mit dem Formteil (15) zur dritten Formhälfte (8) sowie Schließen des zweiten Formwerkzeugs (5), wobei das erste Medium (6) durch das Schließen über eine Oberfläche des Formteils (15) prägend verteilt wird;
f. Zumindest teilweises Vernetzen bzw. Aushärten des ersten Mediums (6) zur Bildung eines beschichteten Formteils (15) ;
g. Entformen des beschichteten Formteils (15); wobei eine Wirkrichtung (R2) des zweiten Formwerkzeuges um einen ersten Winkel ( ) und/oder parallel zu einer Wirkrichtung (Rl) des ersten Formwerkzeuges versetzt ist.
2. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
1 Verfahren nach dem Entformen des Formteils (15) aus der zweiten Formhälfte (3) und vor dem endgültigen Entformen des Formteils (15) noch die folgenden Schritte umfasst: f1. Aufbringen einer definierten Menge eines zweiten Mediums (7) auf das Formteil (15) oder in eine zweite Kavität (20) einer vierten Formhälfte (9) eines dritten Formwerkzeugs (16), wobei das dritte Formwerkzeug (16) aus der dritten Formhälfte (8) und der vierten Formhälfte (9) gebildet wird;
f2. Zuordnen der dritten Formhälfte (8) zusammen mit dem Formteil (15) zur vierten Formhälfte (9) sowie Schließen des dritten Formwerkzeugs (16), wobei das zweite Medium (7) durch das Schließen über eine Oberfläche des Formteils (15) prägend verteilt wird;
f3. Zumindest teilweise Aushärten des zweiten Mediums (7) zur Bildung eines beschichteten Formteils (15) mit einer weiteren Beschichtung .
3. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formwerkzeug (5) in geschlossenem Zustand ein Volumen besitzt, welches dem des Formteils (15) zuzüglich eines ersten Teilvolumens entspricht.
4. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Formwerkzeug (16) in ge¬ schlossenem Zustand ein Volumen umfasst, welches dem des Formteils (15) zuzüglich eines ersten Teilvolumens zuzüg¬ lich eines zweiten Teilvolumens entspricht.
5. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge-
2 kennzeichnet, dass die dritte Formhälfte (8) und/oder die vierte Formhälfte (9) zum Abdichten am Außenrand kleiner als das Formteil (15) ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Medium (6) und das zweite Medium (7) auf gegenüberliegenden Seiten des Formteils
(15) aufgetragen werden, so dass eine einseitige (vorderseitige) und anderseitige (rückseitige) Beschichtung er¬ folgt.
7. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche des Formteils (15) am Ende des Verfahrens aus dem ersten Medium (6) und dem zweiten Medium (7) gebildet wird.
8. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Medium (7) zumindest teil¬ weise auf das erste Medium (6) aufgebracht wird.
9. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Medium (6) und/oder das zweite Medium (7) ein Lack bzw. ein Reaktivsystem ist, welches unter Temperatur und/oder UV vernetzt wird und nach der Vernetzung nicht mehr wandhaftend zum Stahl ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Formhälfte (3,8,9) des zweiten Formwerkzeugs (5) und/oder des drit-
3 ten Formwerkzeuges (16) aus einem für elektromagnetische Wellen durchlässigen, insbesondere aus transparentem, für Licht bzw. UV-Strahlen durchlässigem Material, insbesondere aus Glas besteht.
11. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest teilweise Aus¬ härten des ersten Mediums (6) und/oder des zweiten Mediums (7) mittels Laser und/oder UV-Licht und/oder zumindest partiellem Heizen einer der Formhälften (3,8,9) oder aller Formhälften (3,8,9) erfolgt.
12. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtenergie zum teilweise Aushärten des ersten Mediums (6) und/oder des zweiten Mediums (7) durch eine Formhälfte (3,8,9) des zweiten Formwerkzeugs (5) und/oder des dritten Formwerkzeugs (16) ge¬ leitet wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (15) nach dem Aushärten des ersten Mediums (6) und/oder des zweiten Mediums (7) wenigstens eines Bearbeitungsschritts, insbe¬ sondere einer spanenden Bearbeitung, in einer Kunststoffspritzgussmaschine unterzogen wird.
14. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (15) durch das erste Formwerkzeug (4) und/oder das zweite Formwerkzeug
4 (5) und/oder das dritte Formwerkzeug (16) eine, insbeson¬ dere oberflächige, Strukturierung erhält.
15. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise gleichzei¬ tig an zumindest einer Würfelseite (11,12,13,14) das Ein¬ spritzen der Spritzgussmasse (1) und an einer anderen Würfelseite (11,12,13,14) das Aufbringen des ersten Mediums (6) und/oder des zweiten Mediums (7) erfolgt.
16. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das erste Medium (6) und/oder das zweite Medium (7) auf das Formteil (15) bzw. in eine Kavität (19, 20) aufgetragen wird, die Formhälfte (8,9) zur thermischen Vernetzung bereits eine erhöhte Temperatur hat, z.B. eine Temperatur die für die Vernetzung notwendig ist.
17. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prozesse bzw. Schritte bezüglich verschiedener Formteile (15) parallel ablaufen.
18. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Formteils (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Lackauftragen direkt auf das Formteil (15) oder in eine der Kavitäten (19, 20) kein Lackanspritzpunkt auf dem Formteil (15) entsteht.
19. Vorrichtung, insbesondere Kunststoffspritzgussmaschi- ne zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine
5 Würfeleinrichtung (10) aufweist, wobei die Würfeleinrichtung (10) eine erste Würfelseite (11) mit einer zweiten Formhälfte (3) und eine zweite Würfelseite (12) mit einer vierten Formhälfte (9) aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Würfeleinrichtung (10) eine dritte Würfelseite (13) mit einer zur zweiten Formhälfte (3) baugleichen Formhälfte und eine vierte Würfelseite (14) mit einer zur vierten Formhälfte (9) baugleichen Formhälfte aufweist.
21. Vorrichtung nach einem dem Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (X) der Würfel¬ einrichtung (10) horizontal angeordnet ist.
22. Vorrichtung, insbesondere Kunststoffspritzgussmaschi- ne zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor¬ richtung einen Drehteller (21) aufweist, wobei der Drehteller (21) eine erste Arbeitsposition (22) mit einer zweiten Formhälfte (3) und eine zweite Arbeitsposition (23) mit einer vierten Formhälfte (9) aufweist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (Y) des Drehtellers (21) vertikal an¬ geordnet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Arbeitsposition (22) und die zweite Ar¬ beitsposition (23) in einem zweiten Winkel (ß) um die Drehachse (Y) des Drehtellers (21) angeordnet sind.
6
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